Какие болезни выявляет пцр. Что такое молекулярная диагностика пцр и преимущества анализа крови

Диагностика инфекционных заболеваний – бактериальных и вирусных – направлена на раннее выявление возбудителей, что позволяет назначать раннюю и максимально эффективную терапию. Самым современным способом диагностики инфекций является ПЦР или полимеразная цепная реакция. Так что же это за метод, и для чего он нужен?

Суть полимеразной реакции

Любой микроорганизм и вирус содержат в своей структуре молекулы ДНК или РНК. У каждого из них эти соединения уникальны, поэтому, если выделить в анализе крови у детей или взрослых нуклеиновые кислоты, можно с абсолютной точностью поставить диагноз.

К сожалению, концентрация ДНК в образцах крови или других биологических материалах достаточно низка и с помощью обычных методов диагностики определить ее не получается. Чтобы справиться с этой проблемой, была изобретена полимеразная цепная реакция.

Сущность ПЦР заключается в специальной обработке образца крови, в результате чего в ней увеличивается концентрация ДНК молекул, определение типа которых в дальнейшем позволяет установить вид возбудителя и поставить диагноз.

Как сдать кровь на ПЦР

При подготовке к анализу следует придерживаться общих рекомендаций: не пить и не есть непосредственно перед анализом крови. Хотя для сдачи крови на ПЦР можно так строго не придерживаться этих требований, так как точность исследования не зависит от того, на сытый или голодный желудок был взят анализ.

Какие заболевания можно выявить с помощью ПЦР

С помощью ПЦР можно выявить практически любые вирусные и бактериальные заболевания. Для анализа используется не только кровь, но и другие биологические материалы: сперма, слюна, мазки из уретры и с шейки матки. Анализ крови будет информативен в том случае, если возбудитель конкретного заболевания проникает в кровь человека. Поэтому ПЦР крови назначают при следующих заболеваниях:

• вирусные гепатиты А, В, С, D и TT;
• цитомегаловирус;
• герпетическая инфекция (вирусы герпеса 1, 2 и 4-го типов);
• ВИЧ-инфекция
• энтеровирусная инфекция;
• опоясывающий лишай;
• краснуха;
• токсоплазмоз;
• инфекционный мононуклеоз;
• листериоз.

Если же взять во внимание возможность проведения ПЦР других биоматериалов, то в список заболеваний, выявляемых с помощью ПЦР, следует добавить:

• гарднереллез;
• сальмонеллез;
• (порядка 100 различных штаммов вируса папилломы человека);
• трихомониаз;

Особо актуально в настоящее время ПЦР анализа крови беременной на так называемые : цитомегаловирус, токсоплазмоз, краснуху и . Связано это с тем, что упомянутые заболевания могут привести к аномалиям развития плода.

Преимущества ПЦР

Недостатки анализа

ПЦР является высокотехнологичным методом исследованием и предъявляет высокие требования к оснащению лаборатории. Помещение, где делают анализ, обязательно должно быть оснащено фильтром биологической очистки, так как в воздухе постоянно присутствуют частицы кожи, слюны, содержащие в своем составе молекулы ДНК. Несоблюдение техники работы с биоматериалами может стать причиной неверного результата.

Анализ крови – расшифровка у взрослых (ПЦР)

Трактовка результатов этого исследования не представляет сложностей, потому что отсутствует таблица норм анализа крови на ПЦР. В бланке результатов могут фигурировать лишь две фразы:

• отрицательный результат – возбудитель, на который проводился анализ, не выявлен;
• положительный результат – в организме имеется возбудитель указанного заболевания.

Следует знать, что ПЦР может быть положительной даже при отсутствии клинических симптомов заболевания! Расшифровка анализа крови на ПЦР у детей не отличается от таковой у взрослых.

Кому нужно сдать анализ на ПЦР

Любой человек может сдать кровь для исследования. Прямым показанием для исследования является подозрение на инфекции передающиеся половым путем ( , гарднереллез, ВИЧ-инфекция). При случайном незащищенный половом контакте только ПЦР поможет поставить диагноз на ранней стадии, если человек заразился каким-либо заболеванием. В обязательном порядке кровь на TORCH-комплекс сдают беременные женщины. А также женщины, только .

Все чаще в медицинской практике стали применять новый метод диагностики инфекционных заболеваний, который имеет аббревиатуру ПЦР. В чем заключается сущность такого метода исследования и какие заболевания можно благодаря ему выявить, а также в чем достоинства ПЦР в сравнении с другими распространенными способами диагностики и как правильно подготовиться к анализу, можно узнать, прочитав данную статью.

Что такое ПЦР?

Аббревиатура ПЦР расшифровывается как полимеразная цепная реакция. Это возможность участка ДНК пропорционально приумножаться при необходимых условиях. Изобретена ПЦР-диагностика инфекций еще в 1980-х годах. Работали над открытием европейские, американские и советские ученые, поэтому определить первоизобретателя инновационного диагностического метода не представляется возможным. Кроме того, начиная с 1983 года, когда был официально зарегистрирован такой метод исследования инфекционных заболеваний, как ПЦР, продолжается работа по усовершенствованию данного способа. На сегодняшний день такой метод диагностики применяют практически в каждой медицинской лаборатории, имеющей современное необходимое оборудование.

Как происходит анализ?

Для анализа ПЦР, в зависимости от медицинских показаний, необходимо провести медицинский забор таких материалов, как кровь, слюна, моча, сперма, грудное молоко или половые выделения, эпителиальные клетки. Диагностика инфекций методом ПЦР заключается в том, чтобы обнаружить ДНК возбудителя в исследуемом материале. С помощью специальных лабораторных манипуляций с использованием химических реактивов и оборудования лаборанты проводят полимеразную цепную реакцию. С ее помощью незаметный в микроскоп участок ДНК возбудителя разрастается до заметных в прибор размеров. Именно поэтому можно обнаружить возбудителя инфекции даже при наличии незначительного участка его ДНК в исследуемом материале.

Какие инфекции можно обнаружить методом ПЦР?

Способна обнаружить целый ряд патогенных микроорганизмов ПЦР-диагностика инфекций. Расшифровка результатов сводится к обнаружению возбудителя и определению его вида. С помощью полимеразной цепной реакции диагностируют различные заболевания человека: от передающихся половым путем до бессимптомных, так называемых скрытых инфекций. С помощью ПЦР находят:

• вирус гепатита (А, В, С);
• уреплазму уреалитикум;
• уреплазму парвум;
• хламидию трахоматис;
• кандиду;
• микоплазму хоминис;
• микоплазму гениталиум;
• гарганеллу вагиналис;
• трихомоназ;
• микобактерию туберкулеза;
• вирус герпеса простого 1 и 2 типа;
• вирус папилломы;
• вирус Эпшетейна-Барра;
• хеликобактер пилори;
• вирус иммунодефицита.

Вышеперечисленные микроорганизмы вызывают такие заболевания, как гепатит, туберкулез, ИППП и СПИД.

ПЦР-диагностика инфекций проводится в виде качественного (то есть определяют наличие или отсутствие возбудителя) и количественного анализа (высчитывают количество микроба в организме - такой подход необходим, например, при диагностике ВИЧ-инфекций и гепатита).

Достоинства диагностического метода

Практически в каждой лаборатории сегодня проводят диагностику инфекций человека с помощью полимеразной цепной реакции. В чем же достоинства такого метода, почему он стал невероятно популярным как среди медиков, так и в среде пациентов за такой короткий промежуток времени? Объясняется такое стремительное распространение инновационной технологии высоким уровнем достоверности, эффективности и чувствительности. Рассмотрим подробнее достоинства метода диагностики ПЦР:

1. Процесс проведения анализа максимально автоматизирован, что исключает человеческий фактор при проведении исследования и расшифровке результата.
2. Благодаря современным технологиям культуры выращиваются в течение 4-6 часов, а соответственно, получить результат анализа можно в день сдачи материала для исследования.
3. ПЦР-диагностика инфекций обладает высокой чувствительностью, что позволяет обнаружить возбудителя даже при наличии незначительного участка ДНК. В некоторых случаях, например, при вялотекущих и бессимптомных заболеваниях, посев культур иным методом является затруднительным или полностью невозможным.
4. Материалом для исследования методом ПЦР могут стать кровь, слюна, урогенитальные выделения, эпителиальные клетки, моча, сперма, что крайне удобно при невозможности взятия для анализа определенного материала. Для диагностики инфекционных заболеваний обычно используют венозную кровь и урогенитальный мазок.
5. Методом полимеразной цепной реакции можно определить несколько возбудителей из одного материала. Такой подход не только сокращает время для постановления правильного диагноза, но и экономит затраты на исследование.
6. Метод ПЦР считается достоверным, так как было отмечено лишь небольшое количество ложноотрицательных результатов. Ложноположительных ответов зафиксировано до сегодняшнего дня не было.

Когда применяют ПЦР-диагностику?

Какими бы достоинствами ни обладала ПЦР-диагностика инфекций, применяют такой метод не всегда. Например, при диагностике токсоплазмоза полимеразную цепную реакцию проводят только в том случае, если анализ ИФА показал сомнительный или спорный результат. С помощью метода ПЦР невозможно проследить динамику заболевания. Отметим следующие случаи, когда данный метод исследования принесет достоверные и эффективные результаты:

• для определения инфекционных заболеваний, указанных выше, в соответствующем разделе статьи;
• широко распространена ПЦР-диагностика урогенитальных инфекций;
• для определения ИППП во время беременности;
• для диагностики ВИЧ;
• при спорных медицинских ситуациях для подтверждения или опровержения предварительного диагноза;
• для определения отцовства и родственных связей;
• применяют в генотипировании для обнаружения наследственных предрасположенностей;
• помогает метод ПЦР работникам криминалистического отдела медицины для идентификации генетического материала.

ПЦР во время беременности

Обследование ПЦР-методом назначается в обязательном порядке беременной женщине при постановке на учет с целью ранней диагностики инфекций, передающихся половым путем. Так как такие заболевания крайне опасны для нормального протекания периода вынашивания ребенка. ИППП провоцируют замирание развитие плода, выкидыши, внутриутробные уродства, мертворождение, врожденные патологии. Своевременное обнаружение и лечение инфекции значительно повышают шансы на благоприятный исход беременности и рождение здорового малыша.

Обычно будущей маме назначается комплексное обследование, которое имеет название «ПЦР 6». Такое исследование включает анализ на 6 разных инфекций. Проводится как в государственных, так и в частных учреждениях ПЦР-диагностика: «Инвитро», «Счастливая семья», «Уро-Про» и другие лаборатории предлагают такую услугу. Более подробно этот вопрос описан ниже.

Таким образом, понадобится лишь один раз провести забор материала для анализа. При проведении ПЦР-диагностики во время беременности необходим урогенитальный мазок, который берется из канала шейки матки гинекологической щеточкой. Такая процедура не вызывает болезненных ощущений у беременной и никак не влияет на плод.

ПЦР для определения гепатита

Часто назначают ПЦР-диагностику для обнаружения возбудителя гепатита. Объясняется это тем, что такое заболевание нередко протекает бессимптомно и переходит в хроническую тяжелую трудноизлечимую стадию. С помощью ПЦР определяют гепатит на самых ранних этапах, что способствует благоприятному излечению в максимально короткие сроки. Проводится в большинстве частных лабораторий такая ПЦР-диагностика инфекций. Цена зависит от типа определяемого вируса и вида анализа. Так, простое определение наличия или отсутствия ДНК возбудителя в крови стоит 400-600 р. Количественный метод обойдется в 1200-1500 р.

Комплексное исследование методом ПЦР

Для еще более эффективной результативности метода ПЦР в диагностике инфекционных заболеваний широко применяют комплексное исследование, которое способствует сокращению сроков постановки диагноза и своевременному лечению. Так, лаборатории предлагают анализ «ПЦР-6» и «ПЦР-12». В первый комплекс входит ПЦР-диагностика половых инфекций, таких как:

• уреплазмоз;
• хламидиоз;
• микоплазмоз;
• папилломавирус человека;
• простой герпес;
• цитомегаловирус.

Такое исследование часто назначается женщинам на ранних сроках беременности, а также в период планирования зачатия.

При проведении «ПЦР-12», помимо вышеуказанных заболеваний, диагностируют следующие:

• гонорею;
• кандидоз;
• бактериальный вагиноз;
• трихомониаз;
• уреплазмоз;
• герпес 1 и 2 типа.

В зависимости от лаборатории, перечень исследуемых заболеваний, входящих в комплекс, может различаться. Врач подберет в каждом конкретном случае наиболее подходящий вариант обследования. В любом случае комплексный анализ методом ПЦР займет гораздо меньше времени, сил и материальных затрат.

ПЦР-диагностика инфекций: как сдавать?

Подготовка к анализу методом ПЦР заключается в соблюдении рекомендаций по забору определенного вида материала:

1. Сдавая урогенитальный мазок, следует воздержаться от полового контакта за трое суток до предполагаемого анализа, прекратить прием антибактериальных препаратов и местных мазей, кремов, свеч, нельзя проводить процедуру спринцевания. Во время менструальных выделений забор материала не проводится - необходимо провести анализ не ранее, чем через 3 дня после завершения менструаций. Следует воздержаться от мочеиспускания за 3 часа до анализа.
2. Венозную кровь лучше сдавать с утра, натощак (хотя это не является правилом). Накануне следует ограничить употребление алкоголя и жирной пищи.
3. При сдаче спермы необходимо воздерживаться от полового контакта трое суток. Рекомендуется ограничить употребление спиртного, посещение сауны, прием горячей ванны.
4. Мочу следует сдавать утреннюю, предварительно проведя тщательный туалет половых органов. Лучше собирать материал в специальную стерильную емкость. Материал следует доставить в лабораторию в течение нескольких часов.

Как расшифровать результат?

Не вызывает сложностей интерпретация результатов, после того как была проведена ПЦР-диагностика инфекций. Расшифровка качественного метода заключается в оценке наличия или отсутствия в исследуемом материале возбудителя, а также в определении вида патогенного микроорганизма. Если в исследуемом материале был обнаружен участок ДНК микроба, то записывается положительный результат на соответствующем бланке, а также указывается, какой именно вид микроба был определен. При отсутствии патогенного микроорганизма в материале результат будет отрицательным.

Полученные результаты количественного анализа, например при диагностике гепатита, необходимо расшифровывать с помощью норм, указанных лабораторией. Так как единицы измерения и количественный фактор значительно отличаются в разных медицинских диагностических учреждениях. Достоверно, с учетом всех сопутствующих факторов, расшифровать такой анализ может только врач.

Содержание

Тем, кто интересуется новыми способами диагностики, следует узнать, что такое метод ПЦР. Современные технические возможности в области лабораторных исследований предоставляют возможность выявлять множество заболеваний на начальных стадиях. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) считается на данный момент самым точным и новым методом.

Анализ методом ПЦР

ПЦР анализ - что это такое? Это метод использует принципы молекулярной биологии. Для исследования материала применяются особые ферменты, которые многократно и быстро копируют ДНК, РНК фрагменты возбудителей болезни. Существует разные виды ПЦР анализа в зависимости от исследуемого материала (кровь, моча, кал и т.д.). После обработки сотрудники лаборатории сравнивают с базой данных полученный результат, выявляют концентрацию, тип возбудителя.

Анализ на ПЦР помещают в специальный амплификатор (прибор), который нагревает и охлаждает пробирки с биоматериалом. Изменения температуры нужны для репликации фрагментов. Точность результата будет зависеть от точности температурного режима. Метод полимеразной цепной реакции помогает выявить:

• инфекционный мононуклеоз;
• цитомегаловирусную инфекцию;
• вирусные гепатиты G, C, B, A;
• инфекции/заболевания, передающиеся половым путем (ИППП/ЗППП): гарднереллез, трихомониаз, уреаплазмоз;
• герпетическую инфекцию;
• онкогенные вирусы;
• листериоз;
• хеликобактерную инфекцию;
• клещевой энцефалит, боррелиоз;
• туберкулез;
• кандидоз.

Крови

На данный момент из-за новизны технологии анализ крови методом ПЦР все еще имеет высокую цену. Для подготовки биоматериала не нужно соблюдать определенные требования. Даже вызванные физическими нагрузками, стрессами, сменой рациона питания изменения состава не влияют на результат исследования. ПЦР анализ крови может испортить только прием антибактериальных средств, поэтому перед сдачей необходимо выдержать паузу между лечением и тестом.

ПЦР исследование крови – самый распространенный вариант диагностики хронических, острых инфекционных патологий при вирусном или атипичном проявлении. Серологические методы исследования имеют определенную трудность при проведении – определение наличия возбудителя проводится по наличию антител в организме человека. Результат мог быть ложноотрицательным, если состояние больного не давало время для их выработки.

Мазка

В сфере гинекологии для исследования наличия инфекционных микроорганизмов используют ПЦР анализ мазка. Работа с материалом проводится по тому же принципу, что и с кровью: многократное увеличение фрагментов ДНК возбудителя, чтобы с легкостью его идентифицировать. Это же помогает обнаружить скрытые инфекции у женщины. Для проведения анализа могут быть взяты разные биологические жидкости: слюна, мокрота, моча, кровь. В гинекологии для точности определения чаще используется мазок со слизистой влагалища из цервикального канала.

Для проведения ПЦР существуют определенные показания. Нередко его нужно сделать, чтобы выявить устойчивый к антибиотикам вид возбудителя. У женщин основными показаниями для диагностики по этому методу выступают:

• беременность, которая протекает тяжело;
• острая фаза ИППП;
• если есть подозрение на переход ИППП в хроническую стадию;
• поиск причин бесплодия.

Кала­

Для выявления инфекции может быть назначен со стороны врача анализ кала на ПЦР. Для того, чтобы получить максимально достоверные результаты после теста, необходимо придерживаться следующих правил перед забором биоматериала:

• за несколько суток прекратить прием слабительных препаратов: масла, свечи;
• исключить медикаменты, которые дают специфическую окраску калу, к примеру, с содержанием железа.

Мочи

При необходимости для проведения теста врач может взять для исследования мочу. Высокая точность открывает возможность работать с любой биологической жидкостью, из которой удается извлечь ДНК вируса. Чтобы сдать анализ мочи ПЦР, нужно придерживаться таких ограничений перед забором материала:

• минимум за 1 день до процедуры прекратить половые контакты;
• за 3 недели до сдачи должно быть окончено любое антибактериальное лечение, потому что медикаменты смажут картину;
• сдавать анализ нужно натощак (жидкость тоже запрещена);
• брать нужно первую утреннюю порцию материала.

Результаты анализов ПЦР

Из вышенаписанного понятно, что такое ПЦР анализ и видны явные преимущества такого метода исследования. Еще один плюс данной диагностической процедуры – простота расшифровки результатов. Учитывая, сколько делается анализ ПЦР (сам процесс занимает около 5 часов, но лаборатория выдает данные через 1-2 суток), данный метод диагностики становится лучшим вариантом для определения множества инфекций. По результатам врач может сказать вам, что тест:

1. Отрицательный – в исследуемом материале не было искомого возбудителя.
2. Положительный – были найдены РНК, ДНК возбудителя.

Иногда проводится количественное определение микроорганизмов. Это необходимо при заболеваниях, которые вызывают условно-патогенные возбудители. Особенность этих вирусов в том, что проявляются они только при избыточном количестве и найти их обычными исследованиями крайне проблематично. Этот фактор важен для выбора терапевтической тактики, чтобы эффективно лечить вирусные инфекции, к примеру, гепатит, ВИЧ.

На 12 инфекций

Чтобы понять до конца, что такое ПЦР диагностика инфекций и насколько она эффективна, нужно узнать, что она способна выделять до 12 возбудителей. Проводится текст только в лабораторных условиях. Для исследования применяют специальные ферменты, которые увеличивают во много раз количество РНК, ДНК фрагментов вируса. Анализ ПЦР на 12 инфекций способен выявить:

• микобактерии туберкулеза;
• цитомегаловирус;
• гепатит C, G, B, A;
• герпес 1, 2 типа;
• вирус Эпштейн-Барра (инфекционный мононуклеоз);
• инфекции, которые передаются половы путем, к примеру, хламидии;
• листериоз;
• кандидозную инфекцию;
• хеликобактер пилори;
• боррелиоз, клещевой энцефалит.

На гепатит С

Этот диагностический метод помогает определить наличие вируса в крови. Это дает врачам возможность говорить о его наличии или отсутствии. Анализ ПЦР на гепатит С бывает двух видов: качественный и количественный. Первый вариант указывает только на его наличие и может иметь формулировку «обнаружен»/«не обнаружен». Этот вид теста имеет чувствительно в 10-500 МЕ/мл. Это говорит о том, что при низком содержании возбудителя в организме анализ будет «не обнаружено».

Количественный анализ более точный и покажет концентрацию инфекции в крови. Обозначается этот показатель как «вирусная нагрузка», измеряется в количестве вирусной РНК на конкретный объем крови. Расшифровка в разных лабораториях может отличаться. Помимо измерения в МЕ/мл используются единицы измерения «копии». Пересчитать копии на МЕ можно по формуле: 1 МЕ = 4 копии. Если в расшифровке значение присутствие вируса превышает 800 000 МЕ/мл (или 800*103), это говорит о высоком содержании возбудителя.

На туберкулез

Делать тест следует в утреннее время. Это важно для того, чтобы не дать всему массиву мокроты, который образовался за ночь, выйти из желудка. Анализ ПЦР на туберкулез так же важен как ИФА, Манту, томографе. Тест помогает выделить наличие микобактерий, состояние мочи, общий иммуноглобулин, СОЭ, определить состояние легких на данный момент. Для точности получения результатов при анализе ПЦР необходимо проводить его с соблюдением следующих правил:

1. Осуществляется посев 3 раза, но полную аспирацию содержимого желудка следует проводить только в условиях стационара.
2. Выявляет микобактерии посев наличествующих масс в желудке менее чем в 50% диагнозов. Даже при получении оптимальных условий рекомендуется вместо них УЗИ.
3. Даже при отрицательном характере результата не может быть полностью исключена вероятность развития туберкулеза с изменением СОЭ, иммуноглобулина или других показателей.
4. Посев материалов при ПЦР менее восприимчив на патологические состояния, если получен он в рамках бронхоскопического обследования, который исключает подозрения на ТБ у ребенка.

На ВИЧ

Для многих людей данный диагноз считается смертельным приговором. По этой причине после частых половых связей человек становится более внимателен к сигналам, которые подает его тело (а иногда придумывает их). Самый надежный вариант получить подтверждение или опровержение данного заболевания – ПЦР анализ на ВИЧ. Тест можно использовать для определения следующих возможных проблем со здоровьем:

1. Опровержение/подтверждение наличия ВИЧ в период серонегативного кона.
2. Определение генотипа ВИЧ-1, ВИЧ-2.
3. Уточнение описания патологического процесса при сомнительном результате иммуноблота.
4. Заражение после переливания крови.
5. Определения ВИЧ-статуса у детей, которые родились от матерей-носителей заболевания.
6. Помогает установить наблюдение за вирусной загруженностью организма.

На ВПЧ

Вирус папилломы может быть выявлен у любого человека, долгое время он может находиться в латентном состоянии. Развитие провоцирует ослабление иммунитет, стрессы или эмоциональные всплески. Анализ ПЦР на ВПЧ помогает определить концентрацию вируса в крови. По этой причине рекомендуется проводить количественно определение, а не качественное. Эти данные помогут спрогнозировать вероятность развития злокачественного характера инфекции.

Методика диагностики наличия ВПЧ основывается на основном свойстве ПЦР выделять из материала ДНК вируса. Из-за высокой чувствительности теста даже небольшое количество бактерий будет обнаружено. Количественное исследование открывает врачам возможность установить степень опасности заболевания, составить прогноз на будущее. Эта диагностика обязательна для всех мужчин и женщин, которые обнаружили у себя кондиломы. Количественный анализ ПЦР поможет определить, что послужило причиной развития ВПЧ: временное снижение иммунитета или хроническое заболевание.

На герпес

Данный вид диагностики в микробиологии помогает с высокой точностью проводить анализ ПЦР на герпес. Копирование фрагментов ДНК вируса будет происходить только, если в материале присутствует нужный ген. В данном случае тест по результатам проведения может указать на наличие или отсутствие возбудителя. Выявить его удастся даже при низкой концентрации в крови.

Еще один плюс анализа ПЦР в том, что он может определить герпетическую вирусную инфекцию сразу же после заражения, до появления клинической симптоматики. Можно определить тип герпеса (1 или 2), для сдачи анализа специфической подготовки не требуется, но врачи рекомендуют перед забором крови отказаться от:

• жареного;
• острого;
• алкоголя;
• жирного.

При беременности

При вынашивании ребенка очень важно провести данное исследования, чтобы поставить на учет состояние женщины. ПЦР анализ при беременности входит в перечень самых эффективных методов определения наличия разнообразных заболеваний. Провести тест нужно не только для выявления патологий, но и для определения вероятности заражения ребенка внутриутробно. Только благодаря ПЦР-диагностики стало возможным выявить степень прогрессирования, развитие множества инфекций внутри утробы матери.

Сдача анализов ПЦР

Если вам интересно, как берут анализ ПЦР, то следует рассматривать каждый отдельный случай, учитывая тип биоматериала. Соскоб, мазок или забор крови имеет свои особенности, к примеру:

• плазма сдается утром;
• моча берется только первая утром, в лабораторных условиях в стерильный контейнер;
• мазок или соскоб будет показателен только после воздержания от половых контактов не менее 3 суток;
• нельзя сдавать мазок во время менструации и через 2 суток после нее.

Где сдать анализы на ПЦР

Данный вид исследования относится к современным и высокотехнологическим способам диагностики. Сдавать анализы методом ПЦР следует в лабораториях, которые обладают всем необходимым комплексом для получения полноценных результатов. Не меньшую роль играют квалифицированные, подготовленные кадры. Отдайте предпочтение крупными, серьезным, известным лабораториям. Это поможет не только получить результаты быстро, но и обеспечит их достоверность.

Цена

Еще один вопрос, который часто интересует пациентов: сколько стоит анализ ПЦР? Из-за новизны метода, необходимости приобретения дорогостоящего оборудования цена на тест относительно высокая. На стоимость ПЦР влияет вид инфекции, на которую будут проверять человека. Ориентировочная цена и сроки выполнения тестов следующая:

1. ИППП проверят за 1 день, цена – 400-500 рублей.
2. Герпес, ВПЧ, вирус Эпштейна-Барра, цитомегловирус выявляют за сутки, цена – 300-500 р.
3. Анализ на гепатит проводится за 5 дней, цена на качественный вариант – 500 р., количественный – 2000 р.
4. Хеликобактер пилори выявляют за сутки, цена – 400 р.
5. Антигены, антитела ВИЧ, цена – от 380 р.
6. Качественный анализ РНК ВИЧ, цена – от 3 500 р.
7. Количественный анализ РНК ВИЧ, цена – от 11 000 р.

Видео

Внимание! Информация, представленная в статье, носит ознакомительный характер. Материалы статьи не призывают к самостоятельному лечению. Только квалифицированный врач может поставить диагноз и дать рекомендации по лечению, исходя из индивидуальных особенностей конкретного пациента.

Нашли в тексте ошибку? Выделите её, нажмите Ctrl + Enter и мы всё исправим!

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

"Карельская государственная педагогическая академия"

Курсовая работа на тему:

Полимеразная цепная реакция (ПЦР) и её применение

Выполнила: студентка Корягина Валерия Александровна

Проверила: Карпикова Наталья Михайловна

Петрозаводск 2013

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.5.4 Эффект "Плато"

1.5.6 Амплификация

Заключение

Введение

Последнее двадцатилетие ознаменовалось широким внедрением в биологические, медицинские и сельскохозяйственные науки молекулярно-генетических методов.

К началу 70-х годов казалось, что молекулярная биология достигла определенной степени завершенности. В этот период главным объектом молекулярно-генетических исследований были микроорганизмы. Переход к эукариотам поставил перед исследователями совершенно новые проблемы, которые не могли быть решены с использованием существовавших в то время методов генетического анализа. Прорыв в развитии молекулярной генетики стал возможен благодаря появлению нового экспериментального инструмента - рестрикационных эндонуклеаз. В последующие годы количество методов непосредственного анализа ДНК, основанных на качественно различающихся подходах, начало стремительно увеличиваться.

Современные технологии во многих случаях позволили на более глубоком уровне начать изучение тонкой структурно-функциональной организации ядерных и внеядерных геномов различных организмов. Особое значение это имело для разработки новых методов диагностики и лечения различных заболеваний. Не менее важным оказалась возможность использования достижения молекулярной генетики в популяционной биологии и в селекции для выявления и анализа генетической изменчивости популяций, сортов и штаммов, идентификации и паспортизации хозяйственно ценных особей, создания генетически модифицированных организмов и для решения других вопросов.

Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки. Нет универсального метода, который мог бы позволить решить все возникающие проблемы. Поэтому выбор конкретного метода для проводимого исследования является одним из важнейших этапов любой научной работы.

Глава 1. Литературный обзор

1.1 История открытия Полимеразной цепной реакции (ПЦР)

В 1983 г. К.Б. Мюллис и др. опубликовали и запатентовали метод полимеразной цепной реакции (ПЦР), которому суждено было оказать глубочайшее влияние на все области исследования и прикладного использования нуклеиновых кислот. Значение этого метода для молекулярной биологии и генетики оказалось столь велико и очевидно, что уже через семь лет автору была присуждена Нобелевская премия по химии.

В начале использования метода после каждого цикла нагревания-охлаждения приходилось добавлять в реакционную смесь ДНК-полимеразу, так как она инактивировалась при высокой температуре, необходимой для разделения цепей спирали ДНК. Процедура проведения реакции была сравнительно неэффективной, требовала много времени и фермента. В 1986 году метод полимеразной цепной реакции был существенно улучшен. Было предложено использовать ДНК-полимеразы из термофильных бактерий. Эти ферменты оказались термостабильными и были способны выдерживать множество циклов реакции. Их использование позволило упростить и автоматизировать проведение ПЦР. Одна из первых термостабильных ДНК-полимераз была выделена из бактерий Thermus aquaticus и названа Taq -полимеразой.

Возможность амплификации любого сегмента ДНК, последовательность нуклеотидов которого известна, и получение его по завершении ПЦР в гомогенном виде и препаративном количестве делают ПЦР альтернативным методом молекулярного клонирования коротких фрагментов ДНК. При этом не возникает необходимости в применении сложных методических приемов, которые используют в генной инженерии при обычном клонировании. Разработка метода ПЦР во многом расширила методические возможности молекулярной генетики, и, в частности, генной инженерии, причем настолько, что это кардинально изменило и усилило научный потенциал многих её направлений.

1.2 Разновидности полимеразной цепной реакции (ПЦР)

·Вложенная ПЦР - применяется для уменьшения числа побочных продуктов реакции. Используют две пары праймеров и проводят две последовательные реакции. Вторая пара праймеров амплифицирует участок ДНК внутри продукта первой реакции.

·Инвертированная ПЦР - используется в том случае, если известен лишь небольшой участок внутри нужной последовательности. Этот метод особенно полезен, когда нужно определить соседние последовательности после вставки ДНК в геном. Для осуществления инвертированной ПЦР проводят ряд разрезаний ДНК - рестриктазами <#"justify">полимеразная цепная реакция праймер

·Групп-специфическая ПЦР - ПЦР для родственных <#"center">1.3 Полимеразная цепная реакция

Открытая в середине 80-х годов, полимеразная цепная реакция (ПЦР) способна увеличить количество копий исходной пробы в миллионы раз в течение нескольких часов. В ходе каждого цикла реакции из исходной молекулы образуются две копии. Каждая из синтезированных копий ДНК может служить матрицей для синтеза новых копий ДНК в следующем цикле. Таким образом, многократное повторение циклов, приводит к возрастанию количества копий в геометрической прогрессии. Из расчетов следует, что даже при наличии 30 циклов, число копий исходной молекулы составит более 1 миллиарда. Даже если учесть, что в ходе каждого цикла дуплицируются не все ампликоны, то общее количество копий, несмотря на это, составляет достаточно большую цифру.

Каждый цикл полимеразной цепной реакции (ПЦР) состоит из следующих этапов:

·Денатурация - Повышение температуры вызывает раскручивание и расщепление двухцепочечной молекулы ДНК на две одноцепочечные;

·Отжиг - Снижение температуры позволяет праймерам присоединиться к комплементарным участкам молекулы ДНК;

·Элонгация - Фермент ДНК-полимераза достраивает комплементарную цепь.

Для амплификации избранного фрагмента используют два олигонуклеотидных праймера (затравки), фланкирующих определенный участок ДНК. Праймеры ориентированы 3-концами навстречу друг другу и в сторону той последовательности, которую необходимо амплифицировать. ДНК-полимераза осуществляет синтез (достройку) взаимно комплементарных цепей ДНК, начиная с праймеров. При синтезе ДНК праймеры физически встраиваются в цепь новосинтезирующихся молекул ДНК. Каждая цепь молекулы ДНК, образующаяся с помощью одного из праймеров, может служить матрицей для синтеза комплементарной цепи ДНК с помощью другого праймера.

1.4 Проведение полимеразной цепной реакции (ПЦР)

Полимеразную цепную реакцию проводят в специальных тонкостенных полипропиленовых пробирках, совместимых по размеру с используемым термоциклером (амплификатором) - прибором, который контролирует температурные и временные характеристики этапов полимеразной цепной реакции (ПЦР).

1.5 Принцип метода полимеразной цепной реакции

Полимеразная цепная реакция (ПЦР) - метод амплификации ДНК in vitro, с помощью которого в течение нескольких часов можно выделить и размножить определённую последовательность ДНК в миллиарды раз. Возможность получения огромного количества копий одного строго определённого участка генома значительно упрощает исследование имеющегося образца ДНК.

Для проведения полимеразной цепной реакции необходимо соблюдение ряда условий:

1.5.1 Наличие в реакционной смеси ряда компонентов

Основными компонентами реакционной (ПЦР) смеси являются: Трис-HCl, KCl, MgCl2, смесь нуклеотидтрифосфатов (АТФ, ГТФ, ЦТФ, ТТФ), праймеры (олигонуклеотиды), препарат анализируемой ДНК, термостабильная ДНК-полимераза. Каждый из компонентов реакционной смеси непосредственно участвует в полимеразной цепной реакции (ПЦР), а концентрация реагентов напрямую влияет на ход амплификации.

·Трис-HCl - определяет pH реакционной смеси, создает буферную емкость. Активность ДНК-полимеразы зависит от pH среды, поэтому значение водородного показателя напрямую влияет на ход полимеразной цепной реакции. Обычно значение pH находится в пределах 8 - 9,5. Высокое значение pH берется из-за того, что при повышении температуры pH Трил-HCl буфера падает.

·KCl - концентрация хлорида калия до 50 мМ влияет на протекание процессов денатурации и отжига, концентрация свыше 50 мМ ингибирует ДНК-полимеразу.

·MgCl2 - поскольку ДНК-полимераза является Mg2+ - зависимым ферментом, то концентрация ионов магния влияет на активность фермента (Mg2+ образует комплексы с НТФ - именно эти комплексы являются субстратом для полимеразы). Высокая концентрация приводит к увеличению неспецифической амплификации, а низкая ведет - к ингибированию реакции, оптимум (для различных полимераз) находится в области 0,5 - 5мМ. Кроме того, концентрация солей магния влияет на протекание процессов денатурации и отжига - повышение концентрации Mg2+ вызывает повышение температуры плавления ДНК (т.е. температуры, при корой 50% двухцепочечных нитей ДНК разъединяются на одноцепочечные).

·НТФ - нуклеотидтрифосфаты являются непосредственными мономерами нуклеиновых кислот. Для предотвращения цепной терминации рекомендуется равноколличественное соотношение всех четырех нуклеотидтрифосфатов. Низкая концентрация данных компонентов в реакционной смеси увеличивает вероятность ошибки при построении комплементарной цепи ДНК.

·Праймеры - Наиболее оптимальным является использование праймеров с разницей температур плавления не более 2 - 4oС. Иногда при длительном хранении при температуре 4oС, или после большого количества замораживаний - оттаиваний праймеры образуют вторичные структуры - димеры, снижая эффективность протекания ПЦР. Устранение данной проблемы сводится к инкубации на водяной бане (Т=95oС) в течение 3 минут и последующему резкому охлаждению до 0oС.

·Препараты ДНК - количество и качество препарата ДНК (матрицы) непосредственно влияет на ход и параметры полимеразной цепной реакции. Избыточное количество образца ДНК ингибирует полимеразную цепную реакцию (ПЦР). Примеси различных веществ, находящихся в препарате ДНК, могут также уменьшить эффективность протекания полимеразной цепной реакции (ПЦР): ацетат натрия, хлорид натрия, изопропанол, этанол, гепарин, фенол, мочевина, гемоглобин и др.

·ДНК-полимераза - при использовании малого количества ДНК-полимеразы наблюдается уменьшение синтеза конечного продукта прямо пропорционально размеру фрагментов. Избыток полимеразы в 2 - 4 раза приводит к появлению диффузных спектров, а в 4 - 16 раз - низкомолекулярных неспецифических спектров. Диапазон используемых концентраций - 0,5 - 1,5 единиц активности в перерасчете на 25 мкл ПЦР смеси.

Кроме основных компонентов ПЦР смеси, используют ряд дополнительных веществ, улучшающих качественные и количественные показатели ПЦР: ацетамид (5%) - увеличение растворимости основных компонентов; бетаин (натриевая соль) - стабилизация ДНК-полимеразы, понижение температуры плавления ДНК, выравнивание температуры плавления; альбумин бычий (10-100 мкг/мл) - стабилизация ДНК-полимеразы; диметилсульфоксид (1-10%) - повышение растворимости основных компонентов; формамид (2-10%) - увеличение специфичности отжига; глицерин (15-20%) - увеличение термостабильности фермента, понижение температуры денатурации образца ДНК; сульфат аммония - снижение температуры денатурации и отжига.

1.5.2 Циклический и температурный режим

Общий вид программы полимеразной цепной реакции (ПЦР) следующий:

этап. Длительная первичная денатурация препарата ДНК.1 цикл

этап. Быстрая денатурация препарата ДНК. Отжиг праймеров. Элонгация.30 - 45 циклов.

этап. Длительная элонгация. Охлаждение реакционной смеси.1 цикл.

Каждый элемент этапа - денатурация, отжиг, элонгация - имеет индивидуальные температурные и временные характеристики. Параметры температуры и времени протекания каждого элемента подбирают эмпирически, в соответствии с качественными и количественными показателями продуктов амплификации.

Денатурация. В ходе данного элемента полимеразной цепной реакции происходит расщепление двухцепочечной молекулы ДНК на две одноцепочечные. Температурные параметры денатурации находятся в области 90 - 95oС, но в случае ДНК-образца с большим содержанием гуанина и цитозина, температура должна быть увеличена до 98oС. Температура денатурации должна быть достаточной для полной денатурации - расщепления нитей ДНК и избежания "внезапного охлаждения" или быстрого отжига, однако, термостабильная ДНК-полимераза менее устойчива при высоких температурах. Таким образом, подбор оптимальных температурных параметров денатурации для соотношения праймер/образец (препарат ДНК) является важным условием при проведении амплификации. Если температура денатурации на первом этапе выше 95oС, рекомендуется добавлять ДНК-полимеразу в реакционную смесь после первичной денатурации. Продолжительность данного элемента этапа в ходе полимеразной цепной реакции (ПЦР) должна быть достаточной для полной денатурации ДНК, но в то же время не оказывать существенного влияния на активность ДНК-полимеразы при данной температуре.

Отжиг. Температура отжига (Та) - один из важнейших параметров полимеразной цепной реакции. Температура отжига для каждого конкретного праймера подбирается индивидуально. Она зависит от длинны и нуклеотидного состава праймера. Обычно она ниже на 2 - 4oС значения температуры плавления (Тm) праймера. Если температура отжига системы ниже оптимальной, то число неспецифических амплифицированных фрагментов возрастает и, наоборот, более высокая температура уменьшает количество амплифицированных продуктов. При этом концентрация специфических ампликонов может резко снижаться, вплоть до ингибирования полимеразной цепной реакции (ПЦР). Увеличение времени отжига также приводит к увеличению количества неспецифических ампликонов.

Элонгация. Обычно каждый вид термостабильной ДНК-полимеразы имеет индивидуальный температурный оптимум активности. Скорость синтеза ферментом комплементарной нити ДНК также является величиной специфичной для каждой полимеразы (в среднем она составляет 30 - 60 нуклеотидов в секунду, или 1 - 2 тыс. оснований в минуту), поэтому время элонгации подбирается в зависимости от типа ДНК-полимеразы и длинны амплифицируемого региона.

1.5.3 Основные принципы подбора праймеров

При создании ПЦР-тест-системы одной из основных задач является правильный подбор праймеров, которые должны отвечать ряду критериев:

Праймеры должны быть специфичны. Особое внимание уделяют 3-концам праймеров, т. к именно с них начинает достраивать комплементарную цепь ДНК Taq-полимераза. Если их специфичность недостаточна, то, вероятно, что в пробирке с реакционной смесью будут происходить нежелательные процессы, а именно, синтез неспецифической ДНК (коротких или длинных фрагментов). Она видна на электрофорезе в виде тяжелых или легких дополнительных полос. Это мешает оценке результатов реакции, т. к легко перепутать специфический продукт амплификации с синтезированной посторонней ДНК. Часть праймеров и дНТФ расходуется на синтез неспецифической ДНК, что приводит к значительной потере чувствительности.

Праймеры не должны образовывать димеры и петли, т.е. не должно образовываться устойчивых двойных цепей в результате отжига праймеров самих на себя или друг с другом.

1.5.4 Эффект "Плато"

Следует заметить, что процесс накопления специфических продуктов амплификации по геометрической прогрессии идет лишь ограниченное время, а затем его эффективность критически падает. Это связано с так называемым эффектом "плато".

Термин эффект плато используют для описания процесса накопления продуктов ПЦР на последних циклах амплификации.

В зависимости от условий и количества циклов реакции амплификации, на момент достижения эффекта плато влияют утилизация субстратов (дНТФ и праймеров), стабильность реактантов (дНТФ и фермента), количество ингибиторов, включая пирофосфаты и ДНК-дуплексы, конкуренция за реактанты неспецифическими продуктами или праймер-димерами, концентрация специфического продукта и неполная денатурация при высокой концентрации продуктов амплификации.

Чем меньше начальная концентрация ДНК-мишени, тем выше риск выхода реакции на плато". Этот момент может наступить до того, как количество специфических продуктов амплификации будет достаточно, чтобы их можно было проанализировать. Избежать этого позволяют лишь хорошо оптимизированные тест-системы.

1.5.5 Подготовка пробы биологического материала

Для выделения ДНК используют различные методики в зависимости от поставленных задач. Их суть заключается в экстракции (извлечении) ДНК из биопрепарата и удалении или нейтрализации посторонних примесей для получения препарата ДНК с чистотой, пригодной для постановки ПЦР.

Стандартной и ставшей уже классической считается методика получения чистого препарата ДНК, описанная Мармуром. Она включает в себя ферментативный протеолиз с последующей депротеинизацией и переосаждением ДНК спиртом. Этот метод позволяет получить чистый препарат ДНК. Однако он довольно трудоемок и предполагает работу с такими агрессивными и имеющими резкий запах веществами, как фенол и хлороформ.

Одним из популярных в настоящее время является метод выделения ДНК, предложенный Boom с соавторами. Этот метод основан на использовании для лизиса клеток сильного хаотропного агента - гуанидина тиоционата (GuSCN), и последующей сорбции ДНК на носителе (стеклянные бусы, диатомовая земля, стеклянное "молоко" и. т.д.). После отмывок в пробе остается ДНК, сорбированная на носителе, с которого она легко снимается с помощью элюирующего буфера. Метод удобен, технологичен и пригоден для подготовки образца к амплификации. Однако возможны потери ДНК вследствие необратимой сорбции на носителе, а также в процессе многочисленных отмывок. Особенно большое значение это имеет при работе с небольшими количествами ДНК в образце. Кроме того, даже следовые количества GuSCN могут ингибировать ПЦР. Поэтому при использовании этого метода очень важен правильный выбор сорбента и тщательное соблюдение технологических нюансов.

Другая группа методов пробоподготовки основана на использовании ионообменников типа Chilex, которые, в отличие от стекла, сорбируют не ДНК, а наоборот, примеси, мешающие реакции. Как правило, эта технология включает две стадии: кипячение образца и сорбция примесей на ионообменнике. Метод чрезвычайно привлекателен простотой исполнения. В большинстве случаев он пригоден для работы с клиническим материалом. К сожалению, иногда встречаются образцы с такими примесями, которые невозможно удалить с помощью ионообменников. Кроме того, некоторые микроорганизмы не поддаются разрушению простым кипячением. В этих случаях необходимо введение дополнительных стадий обработки образца.

Таким образом, к выбору метода пробоподготовки следует относиться с пониманием целей проведения предполагаемых анализов.

1.5.6 Амплификация

Для проведения реакции амплификации необходимо приготовить реакционную смесь и внести в нее анализируемый образец ДНК. При этом важно учитывать некоторые особенности отжига праймеров. Дело в том, что, как правило, в анализируемом биологическом образце присутствуют разнообразные молекулы ДНК, к которым используемые в реакции праймеры имеют частичную, а в некоторых случаях значительную, гомологию. Кроме того, праймеры могут отжигаться друг с другом, образуя праймер-димеры. И то, и другое приводит к значительному расходу праймеров на синтез побочных (неспецифических) продуктов реакции и, как следствие, значительно уменьшает чувствительность системы. Это затрудняет или делает невозможным чтение результатов реакции при проведении электрофореза.

1.6 Состав стандартной реакционной ПЦР смеси

х ПЦР буфер (100 мМ р-р Трис-HCl, pH 9,0, 500 мМ р-р KCl, 25 мМ р-р MgCl2) …….2,5 мкл

Вода (MilliQ) ……………………………………………………….18,8 мкл

Смесь нуклеотидтрифосфатов (дНТФ)

мМ р-р каждого……………………………………….……….0,5 мкл

Праймер 1 (10 мМ р-р) ………………………………………….….1 мкл

Праймер 2 (10 мМ р-р) ………………………………………….….1 мкл

ДНК-полимераза (5 ед. /мкл) ………………………………………0,2 мкл

Образец ДНК (20 нг/мкл) …………………………………………..1 мкл

1.7 Оценка результатов реакции

Для правильной оценки результатов ПЦР важно понимать, что данный метод не является количественным. Теоретически продукты амплификации единичных молекул ДНК-мишени могут быть обнаружены с помощью электрофореза уже после 30-35 циклов. Однако на практике это выполняется лишь в случаях, когда реакция проходит в условиях, близких к идеальным, что в жизни встречается не часто. Особенно большое влияние на эффективность амплификации оказывает степень чистоты препарата ДНК, т.е. наличие в реакционной смеси тех или иных ингибиторов, от которых избавиться в некоторых случаях бывает крайне сложно. Иногда, из-за их присутствия не удается амплифицировать даже десятки тысяч молекул ДНК-мишени. Таким образом, прямая связь между исходным количеством ДНК-мишени и конечным количеством продуктов амплификации часто отсутствует.

Глава 2: Применение Полимеразной цепной реакции

ПЦР используется во многих областях для проведения анализов и в научных экспериментах.

Криминалистика

ПЦР используют для сравнения так называемых "генетических отпечатков пальцев". Необходим образец генетического материала с места преступления - кровь, слюна, сперма, волосы и т.п. Его сравнивают с генетическим материалом подозреваемого. Достаточно совсем малого количества ДНК, теоретически - одной копии. ДНК расщепляют на фрагменты, затем амплифицируют с помощью ПЦР. Фрагменты разделяют с помощью электрофореза ДНК. Полученную картину расположения полос ДНК и называют генетическим отпечатком пальцев.

Установление отцовства

Результаты электрофореза ДНК-фрагментов, амплифицированных с помощью ПЦР. Отец. Ребенок. Мать. Ребенок унаследовал некоторые особенности генетического отпечатка обоих родителей, что дало новый, уникальный отпечаток.

Хотя "генетические отпечатки пальцев" уникальны, родственные связи все же можно установить, сделав несколько таких отпечатков. Тот же метод можно применить, слегка модифицировав его, для установления эволюционного родства среди организмов.

Медицинская диагностика

ПЦР дает возможность существенно ускорить и облегчить диагностику наследственных и вирусных заболеваний. Нужный ген амплифицируют с помощью ПЦР с использованием соответствующих праймеров, а затем секвенируют для определения мутаций. Вирусные инфекции можно обнаруживать сразу после заражения, за недели или месяцы до того, как проявятся симптомы заболевания.

Персонализированная медицина

Иногда лекарства оказываются токсичными или аллергенными для некоторых пациентов. Причины этого - отчасти в индивидуальных различиях в восприимчивости и метаболизме лекарств и их производных. Эти различия детерминируются на генетическом уровне. Например, у одного пациента определенный цитохром может быть более активен, у другого - менее. Для того, чтобы определить, какой разновидностью цитохрома обладает данный пациент, предложено проводить ПЦР-анализ перед применением лекарства. Такой анализ называют предварительным генотипированием.

Клонирование генов

Клонирование генов - это процесс выделения генов и, в результате генноинженерных манипуляций, получения большого количества продукта данного гена. ПЦР используется для того, чтобы амплифицировать ген, который затем вставляется в вектор - фрагмент ДНК, переносящий чужеродный ген в тот же самый или другой, удобный для выращивания, организм. В качестве векторов используют, например, плазмиды или вирусную ДНК. Вставку генов в чужеродный организм обычно используют для получения продукта этого гена - РНК или, чаще всего, белка. Таким образом в промышленных количествах получают многие белки для использования в сельском хозяйстве, медицине и др.

Секвенирование ДНК

В методе секвенирования с использованием меченых флуоресцентной меткой или радиоактивным изотопом дидезоксинуклеотидов ПЦР является неотъемлемой частью, так как именно в ходе полимеризации в цепь ДНК встраиваются производные нуклеотидов, меченые флуоресцентной или радиоактивной меткой. Это останавливает реакцию, позволяя определить положения специфических нуклеотидов после разделения синтезированных цепочек в геле.

Мутагенез

В настоящее время ПЦР стала основным методом проведения мутагенеза. Использование ПЦР позволило упростить и ускорить процедуру проведения мутагенеза, а также сделать её более надёжной и воспроизводимой.

Метод ПЦР позволил проанализировать наличие последовательностей вирусов папилломы человека в срезах биопсий новообразований шейки матки человека, залитых парафином за 40 лет до данного исследования. Более того, с помощью ПЦР удалось амплифицировать, и клонировать фрагменты митохондриальной ДНК из ископаемых останков мозга человека возраста 7 тысяч лет!

На лизатах индивидуальных сперматозоидов человека продемонстрирована возможность одновременно анализировать два локуса, расположенных на разных негомологичных хромосомах. Такой подход обеспечивает уникальную возможность тонкого генетического анализа и изучения хромосомной рекомбинации, ДНК-полиморфизма и др. Метод анализа индивидуальных сперматозоидов сразу нашел практическое применение в судебной медицине, так как HLA-типирование гаплоидных клеток позволяет определять отцовство или выявлять преступника (комплекс HLA представляет собой набор генов главного комплекса гистосовместимости человека; локусы комплекса HLA - наиболее полиморфные из всех известных у высших позвоночных: в пределах вида в каждом локусе существует необычайно большое число разных аллелей - альтернативных форм одного и того же гена).

Используя ПЦР, можно выявлять правильность интеграции чужеродных генетических структур в заранее определенный район генома изучаемых клеток. Суммарная клеточная ДНК отжигается с двумя олигонуклеотидными затравками, одна из которых комплементарна участку хозяйской ДНК вблизи точки встраивания, а другая - последовательности интегрированного фрагмента в антипараллельной цепи ДНК. Полимеразная цепная реакция в случае неизмененной структуры хромосомной ДНК в предполагаемом месте встройки приводит к образованию фрагментов одноцепочечной ДНК неопределенного размера, а в случае запланированной встройки - двухцепочечных фрагментов ДНК известного размера, определяемого расстоянием между местами отжига двух праймеров. Причем степень амплификации анализируемого района генома в первом случае будет находиться в линейной зависимости от количества циклов, а во втором - в экспоненциальной. Экспоненциальное накопление в процессе ПЦР амплифицируемого фрагмента заранее известного размера позволяет визуально наблюдать его после электрофоретического фракционирования препарата ДНК и делать однозначное заключение о встройке чужеродной последовательности в заданный район хромосомной ДНК.

Заключение

Самое широкое распространение метод ПЦР в настоящее время получил как метод диагностики различных инфекционных заболеваний. ПЦР позволяет выявить этиологию инфекции даже если в пробе, взятой на анализ, содержится всего несколько молекул ДНК возбудителя. ПЦР широко используется в ранней диагностики ВИЧ-инфекций, вирусных гепатитов и т.д. На сегодняшний день почти нет инфекционного агента, которого нельзя было бы выявить с помощью ПЦР.

Список использованной литературы

1.Падутов В.Е., Баранов О.Ю., Воропаев Е.В. Методы молекулярно - генетического анализа. - Мн.: Юнипол, 2007. - 176 с.

2.ПЦР "в реальном времени"/ Ребриков Д.В., Саматов Г.А., Трофимов Д.Ю. и др.; под ред. д. б. н. Д.В. Ребрикова; предисл. Л.А. Остермана и акад. РАН и РАСХН Е.Д. Свердлова; 2-е изд., испр. и доп. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. - 223 с.

.Патрушев Л.И. Искусственные генетические системы. - М.: Наука, 2005. - В 2 т

.Б. Глик, Дж. Пастернак Молекулярная биотехнология. Принципы и применение 589 стр., 2002 г.

5.Щелкунов С.Н. Генетическая инженерия. - Новосибирск: Сиб. унив. издательствово, 2004. - 496 с.

Под редакцией А.А. Ворбьева "Полимеразная цепная реакция и ее применение для диагностики в дерматовенерологии"; Медицинское информационное агентство - 72 стр.

Http://ru. wikipedia.org

Http://scholar. google.ru

.

.

Http://www.med2000.ru/n1/n12. htm

12.http://prizvanie. su/ - медицинский журнал

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

В современной медицине большее значение уделяется высокоточной лабораторной методике исследования, основанной на Полимеразной Цепной Реакции. Благодаря применению ПЦР – технологий появилась возможность провести анализ на молекулярно-генетическом уровне и выявить у пациента острые и хронические формы наследственных и инфекционных заболеваний задолго до появления клинических симптомов.

Что такое ПЦР – диагностика

Этот метод был разработан американским биохимиком и лауреатом Нобелевской премии Кэрри Мюллисом в 1984 году.

Многие квалифицированные специалисты сталкиваются с ПЦР-исследованием каждый день и не представляют без его результатов точного диагностирования большинства активных форм патологий в тех случаях, когда не срабатывают иммунологические и микробиологические методики. Очень часто бывает так, что разные вирусы могут вызвать одни и те же клинические симптомы, ПЦР-анализ позволит определить возбудитель при самой малой его концентрации в биоматериале и выявить даже единичные клетки вирусов или бацилл.

О ПЦР-диагностики на видео

Основу ПЦР-диагностики представляет проведение в специальных лабораторных условиях многократной амплификации (умножения) определенных участков ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) — генетического материала человека.

Весь технологический процесс копирования состоит из несколько этапов:

1. Денатурации – подготовке образца, посредством повышения температуры биоматериала (до 95 °C) происходит расщепление 2-х цепочной ДНК на две отдельные нити.
2. Отжига — исследуемый биоматериал остужают и добавляют к нему азотистые праймеры (реагенты), имеющие способность специфично распознавать последовательности в молекуле ДНК, характерные только для болезнетворного агента, и соединяться с ними.
3. Элонгации – самой полимеразной реакции, происходит достраивание уникального молекулярно-генетического участка, в каждом из соединений с праймером образуется новая, структурно дополняющая дочернюю, цепь ДНК.

Весь цикл повторяется 20 – 30 раз. В конечном итоге образуется то количество комплементарных нитей ДНК, которое достаточно для визуального анализа и сравнения результатов с имеющимися данными о клеточном строении различных возбудителей. Определяют вирус, природу его появления, устанавливают силу его воздействия на организм и количество имеющихся бацилл. Эта информация представляет большую ценность для лечащего врача при назначении эффективных методов терапии и подборе лекарственных препаратов.

Методики ПЦР – диагностики отличаются от других лабораторных методов следующим:

• прямым определением наличия возбудителей;
• высокой чувствительностью, специфичностью и универсальностью процедуры выявления вирусов;
• быстротой выполнения анализа;
• возможностью диагностирования бессимптомных патологий.

Результаты исследования можно фотографировать или вносить в информационные носители для возможности их оценивания независимыми экспертами.

Как правильно подготовиться к сдаче анализа ПЦР?

Для исследования используют различные биоматериалы:

• кровь;
• слизь;
• слюну;
• мочу;
• мокроту;
• соскобы эпителия;
• сок простаты;
• соскобы слизистых оболочек;
• околоплодные воды;
• ткань плаценты;
• спинномозговую, суставную или плевральную жидкости;
• выделения половых органов.

Современное лабораторное оборудование и профессионализм врача-лаборанта гарантирует пациенту, которому проводят ПЦР-анализ получение достоверного результата. Но точность исследования зависит и от правильной подготовки к тесту, и от соблюдения всех рекомендаций по отбору биоматериала.

Правильно подготовиться к анализу не сложно, важно выполнить все существующие правила:

1. За сутки до исследования не вступать в половые контакты.
2. Отменить занятия в спортзале.
3. Не посещать перед обследованием баню или сауну.
4. Ужинать накануне следует не позднее 20 часов, не увлекаться острой и жирной пищей, не принимать спиртное.
5. Венозную кровь нужно сдавать в утренние часы, перед процедурой не есть, не пить и не курить.

Как сдают анализы ПЦР женщины и мужчины – особенности процедуры

Главным общим требованием к отбору биоматериала – получение в образец максимальной концентрации микроорганизмов и отсутствие нежелательных примесей – слизи, крови или гноя.

При обследованиях на инфекции, которые передаются при половых контактах (уреаплазмоз, гарднереллез, хламидиоз, микоплазмоз, трихомониаз) забирают выделения из половых органов:

• у мужчин производится взятие мазка или соскоба из мочевыводящего канала (уретры);
• у женщин – мазка или соскоба из влагалища, цервикального канала.

При взятии материала из урогенитальных путей важно избежать попадания примесей. С этой целью у мужчин соскоб берут не ранее 2-х часов после последнего мочеиспускания, у женщин — с учетом дней цикла месячных. Избыток слизи или гноя удаляется стерильными ватными тампонами, биоматериал отбирают при помощи специальных пластиковых зондов – при этом снижается вероятность попадания крови в образец.

Процедура взятия урогенитального соскоба довольно болезненна для мужчин , именно поэтому для анализа часто используется первая порция мочи после ночной задержки, которая содержит наибольшее количество эпителия. Мочу собирают в стерильный контейнер с плотно прилегающей крышкой и доставляют в лабораторию не позднее, чем спустя два часа после отбора. В лаборатории для последующей работы получают клеточный осадок мочи путем центрифугирования.

Какие инфекции входят в комплекс ПЦР-12?

ПЦР-диагностику активно используют опытные специалисты. Наиболее востребованной считается диагностика вирусов и инфекций.

Какие 12 инфекций можно выявить с помощью ПЦР-диагностики	Что выявляется
ВИЧ-инфекция	Вирус иммунодефицита человека, тип 1/2
Гепатиты А, В, С, G	Вирусы гепатитов HAV, HBV, HCV, HGV
Мононуклеоз	Вирус Эпштейна — Барра
Цитомегаловирусная инфекция	Возбудитель — Cytomegalovirus
Герпетическая инфекция	Вирус простого герпеса, тип 1/2
ИППП – инфекции, которые передаются половым путем	Патогенные микробы — уреаплазма, гарднеллера, хламидия, микоплазма, трихомонада
Туберкулез	Микобактерия туберкулеза
Онкогенные вирусы	Вирус папилломы человека — Human papillomavirus и его онкогенные виды (14 типов)
Боррелиоз	Возбудитель клещевого энцефалита
Листериоз	Возбудитель — Listeria monocytogenes
Кандидоз	Грибы семейства Candida
Хеликобактерная инфекция	Возбудитель — Helicobacter pylori

В настоящее время методики Полимеразной цепной реакции расширяют возможности проведения исследований — введение геннотипирования и сращивания фрагментов ДНК тканей получили широкое распространение в различных областях современной медицины:

• гинекологии;
• урологии;
• пульмонологии;
• гастроэнтерологии;
• гематологии;
• онкологии.

Где можно недорого сдать анализы в УРФО?

Современные методы ПЦР-диагностики постоянно развиваются. Совершенствуется сама методика, происходит появление новых разновидностей ПЦР и новых тест – систем, используемых для цепной реакции. Благодаря этим нововведениям, стоимость этих анализов становится более доступной для пациентов.